高中化学《原电池的工作原理》教案1 苏教版选修4

ZNCU第二单元化学能与电能的转化原电池的工作原理高考学习网【知识与技能目标】了解原电池的工作原理，能写出其电极反应和电池反应方程式。【过程与方法目标】通过进行化学能转化为电能的探究活动，体验原电池的工作原理，熟练书写电极反应和电池反应方程式。【情感态度与价值观目标】通过化学能与电能相互转化关系的学习，使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献，体会能量守恒的意义。学会利用能源与创造新能源的思路和方法，提高环保意识和节能意识。【教学重点】了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。【教学难点】原电池的工作原理，从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。【教学过程】【引入】电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。【板书】原电池的工作原理一、原电池实验探究讲铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质，利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家伏打留给我们的历史闪光点【实验探究】铜锌原电池实验步骤现象1锌片插入稀硫酸2铜片插入稀硫酸3锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸【问题探究】1锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生2锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样为什么3锌片的质量有无变化溶液中CH如何变化4锌片和铜片上变化的反应式怎样书写5电子流动的方向如何讲我们发现检流计指针偏转，说明产生了电流，这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁，这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖原电池。【板书】（1）原电池概念学能转化为电能的装置叫做原电池。问在原电池装置中只能发生怎样的化学变化学生ZN2HZN2H2讲为什么会产生电流呢答其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时，由于分子热运动无一定的方向，因此电子转移不会形成电流，而通常以热能的形式表现出来，激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲，一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。（2）实质将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能的形式释放。问那么这个过程是怎样实现的呢我们来看原电池原理的工作原理。（3）原理（负氧正还）问在锌铜原电池中哪种物质失电子哪种物质得到电子学生活泼金属锌失电子，氢离子得到电子问导线上有电流产生，即有电子的定向移动，那么电子从锌流向铜，还是铜流向锌学生锌流向铜讲当铜上有电子富集时，又是谁得到了电子学生溶液中的氢离子讲整个放电过程是锌上的电子通过导线流向用电器，从铜流回原电池，形成电流，同时氢离子在正极上得到电子放出氢气，这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。讲我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反，所以电流的方向是从铜到锌，在电学上我们知道电流是从正极流向负极的，所以，锌铜原电池中，正负极分别是什么学生负极（ZN）正极（CU）实验我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确讲我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理，又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极，所以可表示为负极（ZN）ZN2EZN2（氧化）正极（CU）2H2EH2（还原）讲其中负极上发生的是氧化反应，正极上发生的是还原反应，即负氧正还。注意电极方程式要注明正负极和电极材料满足所有守衡总反应是ZN2HZN2H2讲原来一个自发的氧化还原反应通过一定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。转折可以看出一个完整的原电池包括正负两个电极和电解质溶液，及导线。那么铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢学生当然能，生活中有形形色色的电池。过渡也就是构成原电池要具备怎样的条件二、原电池的构成条件1活泼性不同的两电极2电解质溶液3形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液4自发的氧化还原反应本质条件思考锌铜原电池的正负极可换成哪些物质保证锌铜原电池原理不变，正负极可换成哪些物质（C、FE、SN、PB、AG、PT、AU等）问锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗判断是否构成原电池，是的写出原电池原理。（1）镁铝/硫酸；铝碳/氢氧化钠；锌碳/硝酸银；铁铜在硫酸中短路；锌铜/水；锌铁/乙醇；硅碳/氢氧化钠（2）锌铜/硫酸（无导线）；碳碳/氢氧化钠若一个碳棒产生气体112升，另一个产生气体56升，判断原电池正负极并求锌片溶解了多少克设原硫酸的浓度是1MOL/L，体积为3L，求此时氢离子浓度。（3）银圈和铁圈用细线连在一起悬在水中，滴入硫酸铜，问是否平衡（银圈下沉）（4）ZN/ZNSO4/CU/CUSO4盐桥（充满用饱和氯化钠浸泡的琼脂）（5）铁和铜一起用导线相连插入浓硝酸中镁和铝一起用导线相连插入氢氧化钠中思考如何根据氧化还原反应原理来设计原电池呢请将氧化还原反应ZNCU2CUZN2设计成电池此电池的优点能产生持续、稳定的电流。其中，用到了盐桥什么是盐桥盐桥中装有饱和的KCL溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。盐桥的作用是什么可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为ZN2而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了CU2而带上了负电。盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。三、原电池的工作原理正极反应得到电子（还原反应）负极反应失去电子（氧化反应）总反应正极反应负极反应想一想如何书写复杂反应的电极反应式较繁电极反应式总反应式简单电极反应式硫酸铜硫酸铜硫酸铜例熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用LI2CO3和NA2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，已制得在6500C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式负极反应式为2CO2CO324E4CO2正极反应式为2CO2O24E2CO32电池总反应式2COO22CO2四、原电池中的几个判断1正极负极的判断正极活泼的一极负极不活泼的一极思考这方法一定正确吗2电流方向与电子流向的判断电流方向正负电子流向负正电解质溶液中离子运动方向的判断阳离子向正极区移动阴离子向负极区移动板书设计一、原电池实验探究（1）原电池概念学能转化为电能的装置叫做原电池（2）实质将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能的形式释放。（3）原理（负氧正还）二、原电池的构成条件1活泼性不同的两电极2电解质溶液3形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液4自发的氧化还原反应本质条件三、原电池的工作原理正极反应得到电子（还原反应）负极反应失去电子（氧化反应）总反应正极反应负极反应四、原电池中的几个判断1正极负极的判断2电流方向与电子流向的判断课堂练习1下列哪些装置能构成原电池2某原电池的总反应的离子方程式为2FE3FE3FE2，不能实现该反应的原电池组成是（）A正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FECL3溶液B正极为碳，负极为铁，电解质溶液为FENO33溶液C正极为铁，负极为锌，电解质溶液为FE2SO43溶液D正极为银，负极为铁，电解质溶液为CUSO4溶液3、宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2O22H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是（）AH2为正极，O2为负极B电极反应